Desenhe um diagrama de níveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d sobre o íon de metal nos seguintes complexos:
Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.
Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver juntos esse exercício! A questão pede para desenharmos um diagrama de níveis de energia dos orbitais d para o íon de cobalto no complexo
e, em seguida, prever o número de elétrons desemparelhados nesse complexo. Para isso, vamos usar a teoria do campo de ligações (ou teoria do campo cristalino) que nos ajuda a entender como os elétrons se distribuem nos orbitais metálicos quando o metal está ligado a ligantes, como o CN⁻.
Passo 2
Primeiro, precisamos determinar a carga do íon de cobalto no complexo. Sabemos que o complexo é
. Cada íon CN⁻ tem carga -1 e existem seis deles, totalizando -6. Como o complexo tem carga total -3, a carga do cobalto deve ser +3 para equilibrar:
Passo 3
Agora, vamos ver a configuração eletrônica do cobalto neutro e depois do íon
. O cobalto tem número atômico 27, então sua configuração eletrônica é:
Quando forma o íon
, ele perde três elétrons: dois do orbital 4s e um do 3d, ficando com:
Passo 4
Como o complexo é octaédrico (seis ligantes ao redor do metal), os orbitais d se dividem em dois níveis de energia: os orbitais
(mais baixos) e os orbitais
(mais altos). A diferença de energia entre esses níveis é chamada de campo de cristal.
Para ligantes fortes como o CN⁻, essa divisão é grande, o que geralmente leva a uma configuração de spin baixo, onde os elétrons emparelham nos orbitais
antes de ocupar os
.
Passo 5
Vamos distribuir os 6 elétrons do
nos orbitais d:
-
Orbitais
(3 orbitais, energia mais baixa): Com ligantes fortes, primeiro vamos emparelhar os elétrons aqui. - 3 pares de elétrons: total de 6 elétrons emparelhados nos orbitais
- 3 pares de elétrons: total de 6 elétrons emparelhados nos orbitais
-
Orbitais
(2 orbitais, energia mais alta): Nenhum elétron sobra para esses orbitais.
Passo 6
Como todos os elétrons estão emparelhados nos orbitais
e nenhum ocupa os orbitais
, o número de elétrons desemparelhados é zero.
Resposta
No complexo
, não há elétrons desemparelhados.